Диссертация (1141319), страница 4
Текст из файла (страница 4)
μ ;где αi – степень диссоциации, µ i – электрофоретическая мобильность(см2*В-1*с-1).Соответственноэффективнаяэлектрофоретическаямобильность выражается уравнением:μэфф. μ ;Время миграции определяется соотношением эффективной длиныкапилляра (длина от места ввода пробы до детектора) и эффективнойскорости миграции: эфф.эфф.эфф. общ.эфф. ;где Lобщ.
– общая длина капилляра (см), V – напряжение (В). Такимобразом время миграции увеличивается с увеличением длины капилляра иуменьшается с увеличением напряжения и увеличением эффективнойэлектрофоретической мобильности.27Другой важной силой, воздействующей на частицы в капилляре,является электроосмотический поток – объемный ток жидкости в капилляре,образующийся вследствие наличия поверхностного заряда на стенкекапилляра и приложенного напряжения. Возникновение избыточного зарядана стенке капилляра может быть связано с ионизацией поверхности илиадсорбцией ионных частиц.
Для сохранения баланса зарядов у поверхностикапилляра происходит накопление противоионов, катионов в случаекварцевого капилляра, и формирование двойного слоя. На очень маломрасстоянии от стенки формируется разность потенциалов – дзета-потенциал.При приложении напряжения противоионы, недостаточно сильно связанныесо стенкой, начинают мигрировать, создавая объемное смещение жидкости вкапилляре. В случае использования кварцевого капилляра происходитмиграция катионов в сторону катода, следовательно электроосмотическийпоток также направлен к катоду.
Электроосмотический поток может бытьвыражен в единицах скорости миграции или мобильности [27; 52]. Скоростьмиграции электроосмотического потока может быть определена уравнением:эоп. ;где ε – диэлектрическая проницаемость, ζ – дзета-потенциал.Электрофоретическая мобильность электроосмотического потока можетбыть выражена уравнением:μэоп. ;Поскольку дзета-потенциал является зависимым от распределениязарядов у стенки капилляра, он находится в прямой зависимости от значенияpH, поскольку от значения pH также зависит диссоциация силанольныхгрупп.Помимоэтогодзета-потенциалитолщинадвойногослояуменьшаются с ростом ионной силы или валентности электролитов вкапилляре.
Направление электроосмотического потока может быть измененодобавлениемповерхностноактивныхвеществкбуфернойсистеме(динамическая модификация поверхности) или специальной обработкой28внутренней поверхности капилляра с формированием устойчивого покрытия.Вследствие малой толщины двойного слоя (3-300 нм) электроосмотическийпоток имеет плоский профиль, что приводит к выигрышу в разрешающейспособностисравнительно сВЭЖХ,где потокформируетсяиз-завоздействия насоса и имеет параболический профиль.Таким образом, наблюдаемая скорость электрофоретической миграциизависит как от скорости миграции частиц, так и от скорости движенияэлектроосмотического потока и может быть выражена уравнением:н. μн. μэфф. μэоп.
;где µ н. – наблюдаемая электрофоретическая мобильность. Наблюдаемоевремя миграции может быть описано уравнением:н. эфф.н.эфф. общ.эфф. эоп. ;Исходя из приведенных уравнений, видно, что при µ эоп. > µ эфф. частицыбудут мигрировать вместе с электроосмотическим потоком в сторону катода,в случае кварцевого капилляра без изменения внутренней поверхности.Соответственно, катионы будут мигрировать в сторону катода, опережаяэлектроосмотический поток, анионы, при соотношении µ эоп.
> µ эфф., будутмигрировать к аноду после границы электроосмотического потока (миграциянейтральных частиц), при µ эоп. < µ эфф. анионы будут перемещаться в сторонуанода [8; 10; 27; 52].Типичная система для капиллярного электрофореза (см. рисунок 1)состоит из высоковольтного источника тока с электродами, капилляра,заполненного и опущенного концами в буферный раствор, емкостей сбуферным раствором, системы термостатирования капилляра, насоса(облегчает промывку капилляра и делает возможным гидродинамическийввод пробы), детектора и системы сбора и обработки данных.29Рисунок 1. Схематичное изображение системы для капиллярногоэлектрофореза.
1 - сосуды с рабочим буферным раствором; 2 - насос дляввода пробы и промывки системы; 3 - источник высоковольтногонапряжения; 4 - капилляр; 5 - детектор; 6 - система для сбора и анализаданных.1.3.1.2 Факторы, влияющие на разделение компонентов пробы прикапиллярном электрофорезеНа симметричность зон миграции и эффективность разделения вкапиллярном электрофорезе оказывают влияние следующие факторы [10; 27;52]:1.Образование в процессе разделения радиального температурногоградиента.
В процессе разделения в капилляре происходит джоулев разогревбуфера. Поскольку удаление тепла происходит с поверхности капилляра, врадиальномнаправлениипроисходитформированиетемпературногоградиента, вследствие чего также происходит формирование градиента повязкости,поэтойпричинепрофильпотоканачинаетприобретать30параболическийВоздействиехарактер,данногочтофакторавызываетможноухудшениерегулироватьэффективности.путемподборанеобходимого внутреннего диаметра капилляра (чем меньше диаметр, темэффективнееотводтепла),регулировкойконцентрациибуфераиподаваемого напряжения (чем выше концентрация буфера и подаваемоенапряжение, тем больше образование джоулевого тепла).Электродисперсия. Данное явление наблюдается в процессе2.анализа вследствие различной электрической проводимости зон пробы ибуферного электролита.
При большей электропроводности зоны пробы,напряженность электрического поля на этом участке оказывается меньшей,передний край зоны мигрирует быстрее, и образуется треугольный пик сразмытым фронтом. При обратной ситуации, когда электропроводностьпробынижеэлектропроводностибуферногоэлектролита,образуетсятреугольный пик с крутым фронтом и размытым «хвостом». Различныеварианты проиллюстрированы на рисунке 2. Таким образом необходимоподбирать фоновый электролит с электрофоретической подвижностью какможно более близко к электрофоретическим подвижностям определяемыхвеществ.31Рисунок 2. Влияние искажения электрического поля вследствиеразличий в электропроводности между зонами буфера и аналита наформу пика: а) распределение электропроводности, б) распределениеионов аналита, в) искажения электрического поля, г) влияние на формупиков [27].3.Адсорбция аналитов на стенке капилляра.
Данное явлениепроисходит вследствие кулоновских и, реже, гидрофобных взаимодействийаналита со стенкой капилляра, его можно корректировать, используяпокрытие капилляра и создавая необходимую концентрацию буфера.4.иПродольная диффузия прямо пропорциональна длине капилляраобратнопропорциональнанаблюдаемойэлектрофоретическойподвижности анализируемого вещества и прилагаемому напряжению.5.Отклонения при вводе пробы.32Отклонения6.придетектировании.Согласнолитературнымданным вклад данного отклонения в общее отклонение системы непревышает 0,01% [51].Отклонения7.Посколькуподвижностиэлектроосмотическогопотока.электроосмотический поток имеет плоский профильегодеформирующее воздействие на зону пробы незначительно, однако примиграции веществ пробы в одном направлении с электроосмотическимпотоком, он может оказывать общее позитивное влияние на их скоростьмиграции. Также при неравномерном распределении заряда на стенкекапиллярамогутвозникатьлокальныетурбулентныевоздействия,приводящие к невоспроизводимым искажениям зон миграции веществпробы.
Последние три типа отклонений могут быть скорректированыиспользованием внутреннего стандарта.8.Другие источники отклонений недостаточно исследованные наданный момент.1.3.1.4 Разновидности капиллярного электрофореза.Существует шесть разновидностей капиллярного электрофореза [10;52]:• капиллярный зональный электрофорез (КЗЭ);• изотахофорез (ИТФ);• мицеллярная электрокинетическая хроматография (МЭКХ);• капиллярный гель-электрофорез;• капиллярная электрохроматография;• капиллярное изоэлектрическое фокусирование.Из данных методов последние три используются преимущественно дляисследования различных органических соединений, в том числе белков иполисахаридов.
Поскольку целью данной работы является разработкаметодики определения неорганических ионов, подробнее будут рассмотреныпервые три метода.33Капиллярный зональный электрофорез.Призональномэлектрофорезенапряженностьполявопостоянными.Веществавсембуфер,значениепространстверазделяютсязарН,разделениясчетатакжеостаютсяразличийвэлектрофоретических подвижностях. Они вводятся в виде отдельной зоны навходе в капилляр и обнаруживаются в виде отделенных друг от друга зон наконце детектора. Назначение буфера при этой технике разделения поддерживатьпостоянноезначениерНизадаватьнеобходимыйэлектроосмотический поток, зависящий от концентрации, компонентов и pHбуфера. Также выбор рН буфера определяется зарядом ионов пробы. Длядальнейшей оптимизации могут использоваться добавки к буферу, такие какразличные селекторы, ПАВ, органические растворители.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
